（多线程）1195. 交替打印字符串

编写一个可以从 1 到 n 输出代表这个数字的字符串的程序，但是：

如果这个数字可以被 3 整除，输出 "fizz"。
如果这个数字可以被 5 整除，输出 "buzz"。
如果这个数字可以同时被 3 和 5 整除，输出 "fizzbuzz"。
例如，当 n = 15，输出： 1, 2, fizz, 4, buzz, fizz, 7, 8, fizz, buzz, 11, fizz, 13, 14, fizzbuzz。

假设有这么一个类：

class FizzBuzz {
  public FizzBuzz(int n) { ... }               // constructor
  public void fizz(printFizz) { ... }          // only output "fizz"
  public void buzz(printBuzz) { ... }          // only output "buzz"
  public void fizzbuzz(printFizzBuzz) { ... }  // only output "fizzbuzz"
  public void number(printNumber) { ... }      // only output the numbers
}
请你实现一个有四个线程的多线程版  FizzBuzz， 同一个 FizzBuzz 实例会被如下四个线程使用：

线程A将调用 fizz() 来判断是否能被 3 整除，如果可以，则输出 fizz。
线程B将调用 buzz() 来判断是否能被 5 整除，如果可以，则输出 buzz。
线程C将调用 fizzbuzz() 来判断是否同时能被 3 和 5 整除，如果可以，则输出 fizzbuzz。
线程D将调用 number() 来实现输出既不能被 3 整除也不能被 5 整除的数字。

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode-cn.com/problems/fizz-buzz-multithreaded
 

题解1：用synchronized解决：

class FizzBuzz {
    private int n;
    private volatile int index = 1;
    
    private Object obj = new Object();      //  产生一个对象，对其加锁

    public FizzBuzz(int n) {
        this.n = n;
    }

    // printFizz.run() outputs "fizz".
    public void fizz(Runnable printFizz) throws InterruptedException {
        while(index<=n){
            synchronized(obj){
                if(index<=n&&index%3==0&&index%5!=0){
                    printFizz.run();
                    index++;
                }
                obj.notifyAll();         //  唤醒所有的线程
            }
        }
    }

    // printBuzz.run() outputs "buzz".
    public void buzz(Runnable printBuzz) throws InterruptedException {
        while(index<=n){
            synchronized(obj){
                if(index<=n&&index%5==0&&index%3!=0){
                    printBuzz.run();
                    index++;
                }
                obj.notifyAll();
            }
        }
    }

    // printFizzBuzz.run() outputs "fizzbuzz".
    public void fizzbuzz(Runnable printFizzBuzz) throws InterruptedException {
        while(index<=n){
            synchronized(obj){
                if(index<=n&&index%3==0&&index%5==0){
                    printFizzBuzz.run();
                    index++;
                }
                obj.notifyAll();
            }
        }
    }

    // printNumber.accept(x) outputs "x", where x is an integer.
    public void number(IntConsumer printNumber) throws InterruptedException {
        while(index<=n){
            synchronized(obj){
                if(index<=n&&index%3!=0&&index%5!=0){
                    printNumber.accept(index);
                    index++;
                }
                obj.notifyAll();
            }
        }
    }
}

题解2：用Semaphore解决：

class FizzBuzz {
    private int n;
    private int index = 0;
    private Object obj = new Object();
    Semaphore sem1 = new Semaphore(0);      // 控制fizz()的执行
    Semaphore sem2 = new Semaphore(0);      // 控制buzz()的执行
    Semaphore sem3 = new Semaphore(0);      // 控制fizzbuzz()的执行
    Semaphore sem = new Semaphore(1);       // 控制执行那个的方法

    public FizzBuzz(int n) {
        this.n = n;
    }

    // printFizz.run() outputs "fizz".
    public void fizz(Runnable printFizz) throws InterruptedException {
        while(true){
            sem1.acquire();
            if(index==1) return ;
            printFizz.run();
            sem.release();
        }
    }

    // printBuzz.run() outputs "buzz".
    public void buzz(Runnable printBuzz) throws InterruptedException {
        while(true){
            sem2.acquire();
            if(index==1) return ;
            printBuzz.run();
            sem.release();
        }
    }

    // printFizzBuzz.run() outputs "fizzbuzz".
    public void fizzbuzz(Runnable printFizzBuzz) throws InterruptedException {
        while(true){
            sem3.acquire();
            if(index==1) return ;
            printFizzBuzz.run();
            sem.release();
        }
    }

    // printNumber.accept(x) outputs "x", where x is an integer.
    public void number(IntConsumer printNumber) throws InterruptedException {
        for(int i=1;i<=n;i++){
            if(i%3==0&&i%5!=0){
                sem.acquire();
                sem1.release();
            }
            else if(i%5==0&&i%3!=0){
                sem.acquire();
                sem2.release();
            }
            else if(i%3==0&&i%5==0){
                sem.acquire();
                sem3.release();
            }
            else{
                sem.acquire();
                printNumber.accept(i);
                sem.release();
            }
        }
        index = 1;
        sem1.release();     //  必须要释放，不释放线程会一直阻塞，倒置超时
        sem2.release();
        sem3.release();
    }
}